RESALTO HIDRÁULICO EN SECCIONES RECTANGULARES Y TRAPEZOIDALES

RESALTO HIDRÁULICO EN SECCIONES RECTANGULARES Y TRAPEZOIDALES

1. RESALTO HIDRÁULICO El salto Hidráulico se define como la elevación brusca de la superficie líquida, cuando el escurrimiento permanente pasa del régimen supercrítico al régimen subcrítico. La transición, en movimiento permanente, de régimen rápido a lento se realiza con una gran disipación local de energía presentándose un frente abrupto muy turbulento conocido con el nombre de resalto hidráulico.

1.1. Secciones Rectangulares Para un flujo supercrítico en un canal rectangular horizontal, la energía del flujo se disipa a través de la resistencia friccional a lo largo del canal, dando como resultado un descenso en la velocidad y un incremento en la profundidad en la dirección del flujo. Un resalto hidráulico se formara en el canal si el número de Froude F1 del flujo, la profundidad del flujo y1 y la profundidad y2 aguas abajo satisfacen la ecuación.

Variables

Definición

y1

tirante antes del salto(m)

V1

velocidad del agua antes del salto (m/s)

y2

tirante después del salto(m)

V2

velocidad del agua después del salto (m/s)

q

gasto de la corriente (m³/s)

g

Aceleración de la gravedad (m2/s)

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Partimos de esta ecuación:

q2 1  y1 y2  y1  y2  g 2 Dividimos ambos miembros por y13 , y luego de algunas sustituciones queda: 2 V1 1 y2  y  1  2   gy1 2 y1  y1 

De donde: 1 y2  y  1  2  2 y1  y1 

F12 

y2 y1

De acá se obtiene una ecuación en

2

 y2  y    2  2 F12  0 y1  y1 

Resolviendo la ecuación se obtiene:





y2 1  1  8F12  1 y1 2

La ecuación de un resalto hidráulico en un canal rectangular, en función del número de Froude.

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1.2. Secciones Trapezoidales Para secciones trapezoidales tenemos la siguiente ecuación:

Q2 Q2  A1 Zg1   A 2 Zg 2 gA1 gA 2

Variables: m3 Q  gasto en s m g  gravedad 2 s A1  área hidráulica del canal A1  b1d1  md12 Zg 1  centro de gravedad de la sección1. Zg1 

b1d1  d12 2b  3d1

A 2  área hidráulica del canal A 2  b1d 2  md 22 Zg 2  centro de gravedad de la sección 2. Zg 2 

b1d 2  d 22 2b  3d 2

d 2  salto hidráulico o conjugado mayor 1 d1  d 2 tirante o conjugado menor 3

Sección trapezoidal

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2. CLASIFICACIÓN Los resaltos hidráulicos han sido clasificados por el personal de Bureau of Reclamation, de los estados unidos, desde el punto de vista de la energía disipada en función del número de Froude (F); dicha clasificación es la siguiente: - Para F de 1 a 1.7; solo hay una pequeña diferencia entre las profundidades conjugadas (las que existen antes y después del resalto). Se denominan ondas estacionarias. - Para F de 1.7 a 2.5; la superficie del agua es tranquila, la velocidad es uniforme y la pérdida de energía es baja. Se denomina pre-resalto. - Para F de 2.5 a 4.5; ocurre un chorro oscilante entre el fondo y la superficie libre. Cada oscilación produce una onda de periodo irregular la cual puede viajar grandes trayectorias antes de decaer, pudiendo producir grandes daños en el canal, especialmente si no es revestido. Se denomina resalto oscilante. - Para F de 4.5 a 9; se tiene un intervalo de resaltos adecuados. El resalto está equilibrado y su acción es la deseada, siendo la disipación de energía de 45% al 70%. Se denomina resalto estable. - Para F de 9 en adelante; se generan olas intermitentes, que se desplazan hacia aguas abajo originando una superficie bastante alterada. La disipación de energía puede llegar al 80%. Se denomina resalto fuerte. 3. APLICACIONES El salto hidráulico suele tener muchas aplicaciones, entre las que se incluyen:  La disipación de energía en flujos sobre diques, vertedores y otras estructuras hidráulicas.  El mantenimiento de altos niveles de agua en canales que se utilizan para el propósito de distribución de agua.  Incremento del gasto descargado por una compuerta deslizante al rechazar el retroceso del agua contra la compuerta, esto aumenta la carga efectiva y con ella la descarga.  La reducción de la elevada presión bajo las estructuras mediante la elevación del tirante del agua sobre la guarnición de defensa de la estructura.  La mezcla de sustancias químicas usadas para la purificación o el tratamiento de agua.  La aerificación de flujos y el desclorinado en el tratamiento de agua.  La remoción de bolsas de aire con flujos de canales abiertos en canales circulares.

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 La identificación de condiciones especiales de flujo, como la existencia del flujo supercrítico o la presencia de una sección de control para la medición de la razón efectividad-costo del flujo.

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BIBLIOGRAFIA

 ROCHA FELICES , Arturo. “Hidráulica de tuberías y canales”.  STREETER, Victor; WYLIE, Benjamin; BEDFORD, Keith. “Mecánica de Fluidos”, Ed. Mc Graw Hill, Novena Edición.  VEN TE CHOW. “Hidráulica de canales abiertos”. Ed. Mc Graw - Hill Book Company, 1959. 

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Salto_hidráulico&oldid=613 47645

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CONCLUSIÓN  Cuando en un canal con flujo supercrítico se coloca un obstáculo que obligue a disminuir la velocidad del agua hasta un valor inferior a la velocidad crítica se genera una onda estacionaria de altura infinita a la que se denomina resalto hidráulico.  Las pérdidas de energía son mayores a medida que la altura del salto es mayor.  La distancia que hay desde la cara frontal del salto hasta un punto inmediato sobre la superficie del flujo aguas abajo de la ola asociada con el salto, se denomina longitud del salto hidráulico.

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TEMA FUERZA DE ROZAMIENTO

ALUMNO

:

VICENTE ALVARADO Eriksson

CATEDRATICO : Ing. HERQUINIO ARIAS Manuel CURSO

: MECÁNICA DE FLUIDOS II

CICLO

:

SEXTO

TURNO

:

TARDE

Huancayo - Perú 2012

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